控制仪表及检测2第一章第三节KMM可编程调节器课件

1、 第三节 KMM可编程调节器一、概述1、可编程调节器的特点 1）据有较高的性价比。 2）据有丰富的运算和控制功能。 3）通用性强，使用方便。 4）具有通信功能，便于系统扩展。 5）可靠性高，维护方便。2、可编程调节器的基本构成主机部分模拟量输 入通 道开关量输 入通 道模拟量输 出通 道开关量输 出通 道键盘与显示部分通信部分模拟量输入开关量输入模拟量输出开关量输出输入通道输出通道3、PID控制算法 不完全微分算式传递函数： 位置型PID离散式：此式中的TS为采样时间增量型PID离散式：其中：二、KMM可编程调节器的组成1. 主要指标 1）为单回路可编程调节器； 2）模拟量输入：15VDC，5

2、点； 3）模拟量输出：420mADC，1点； 15VDC，3点； 4）数字量输入：5点； 5）数字量输出：4点； 6）运算模块：45种。2、硬件组成 由主机、输入通道、输出通道、键盘与显示（人机接口）及通信部分等组成。主机部分模拟量输 入通 道开关量输 入通 道模拟量输 出通 道开关量输 出通 道键盘与显示部分通信部分模拟量输入开关量输入模拟量输出开关量输出输入通道输出通道3、软件组成系统软件：由系统监控、输入处理、运算程序及输出处理等软件组成。用户程序：由用户自行编写的完成特定任务的程序。用户程序由输入处理、输出处理及各种运算模块组成。主要是指定输入、输出通道，指定输入处理功能，选择各种运算

3、功能，并指定运算顺序。 用户编程时，先按控制要求画出组态图，即各输入、输出及运算模块之间的连接关系图。然后依组态图填写数据表（编程），包括输入处理、输出处理、运算模块运算顺序及连接关系，以及运算时所需的各种参数等。调节器输入处理、运算处理和输出处理框图运算模块（45种）折线数据可变变量PID数据输入处理数据运算模块数据输出处理数据基本数据输入处理运算模块运算模块输出处理V/IAO1AO1420mA15VDCAO2AO3DO1DO2DO3ARI1ARI2ARI3ARI4ARI5DI1DI2DI3DI415VDC运算模块运算模块三、KMM功能（一）输入处理KMM对其5个模拟量输入可选择如下几种处理

4、：折线处理、温度补偿、压力补偿、开平方及数字滤波。TBL1TBL2TBL3DIG. FILTT. COMPP. COMPAISQRTAIR1.折线处理（TBL）要点： 1）提供3条折线供选择。 2）每条折线最多10个折点，折点坐标为（X1、Y1， X2、Y2，X10、Y10）。 3）折点数据填入表F004中。要求X00,Y00,且XnXn-1。 4）折点数小于10时，最大折点Xn填入799.9%折线处理Y1X1X2Y2YnXnYn-1Xn-1XYF004 折线处理数据表折 点代码折 线 数 据010203X轴X101X1010Y轴Y111Y1020F0042.温度补偿（T.COMP） 补偿公式

5、C1为常数，其值为273C。补偿后的差压信号=设计温度+常数实际温度+常数实际差压信号3.压力补偿（P.COMP） 补偿公式C2为常数，其值为103.3kPa。补偿后的差压信号=实际压力+常数设计压力+常数实际差压信号4.开平方（SQRT） 为差压法测量流量而设计的，具有小信号切除功能，即输入信号低于切除值时，将其输出置为0。切除值可在0100%之间任意设置。5.数字滤波（DIG FILT） 采用一阶滤波，即：输出=11 + T s输入时间常数T的范围为0.0999.9sF002输入处理数据表项目代码设定范围代码模拟输入数据初值0102030405使用输入0、1011110小数点位置0、1、2

6、、3021测量下限-99999999030.0测量上限-9999999904100.0F002分配输出端，由输出处理数据表F006指定。输出输出端代码连接的内部信号名称信号名代码模拟输出01AO1AO2AO3数值输出02DO1DO2DO3F006（二）输出处理 共45种，同时最多使用30个运算模块构成用户应用程序。运算模块基本约定H1H2名称nP1P2Un1）Un=f ( H1 , H2 , P1 , P2 ) 输入可有4个，输出可使用或不使用。2）三种数据类型，百分型（、P）、时间型（、T）和开关型（ 、F）。n为序号，由用户自定义。（三）运算处理 用户程序的主要内容之一就是规定各运算模块的

7、运算次序及相互连接关系，具体由表F1来规定。 某些运算模块运算时所需的参数，在编程时也须指定。参数分为百分型和时间型参数。系统提供了20个百分型参数存储器和5个时间型存储器。使用时，具体分配由表F005指定。1.PID运算模块（PID）H1为给定值(SP)端, H2为测量值(PV)端, P1为跟踪输入端, P2为跟踪控制端。 当P2=ON时: U(n)=P1+U(n) 如果U(n)=0，则U(n)=P1，即U(n)跟踪P1。当P2=OFF时: U(n)=U(n-1)+U(n) 此时, U(n-1)为前一次输出值,U(n)为PID运算增量值。H1H2PIDnP1P2Un1）常规PID运算规律UU

8、1UP2P1(H2)(H1)SPPVEUDONOFFKPTI s2）微分先行PID运算规律UU1UP2P1(H2)(H1)SPPVEDUDONOFFKPKPTI s3）PID运算模块结构（常规PID）RATIOBASPID D/RDRL+GAPDEV.MSLSPHMSLMS高值监视设定值低值监视设定值偏差监视设定值偏差死区设定值积分高限设定值积分低限设定值P1 跟踪输入输出变化率限制TDTI比率偏置UH2H1（RSP）（PV）ORP2 跟踪切换F003 PID数据表项目代码设定范围代码PID数据初值0102PID操作类型0、1010PV输入编号15021PV跟踪0、1031报警滞后0.0100

9、.0(%)041.0比例带0.0799.9(%)05100.0积分时间0.0099.99(min)061.00微分时间0.0099.99(min)070.00积分下限-200.0200.0(%)080.0F003F003 PID数据表（续）项目代码设定范围代码PID数据初值0102积分上限-200.0200.0(%)09100.0比率-699.9799.9(%)10100.0偏值-699.9799.9(%)110.0死区0.0100.0(%)120.0输出变化率限制0.0100.0(%)13100.0偏差报警0.0100.0(%)1410.0报警下限-6.9106.9(%)150.0报警上限-

10、6.9106.9(%)16100.02.手动操作模块（MAN）H1为A/C输入端, H2为跟踪输入端。自动方式（A/C）时，U=H1； 跟踪方式（F）时，U=H2； 手动方式（M）时，U=U+MV。 H1H2MANnUn输出 增/减+MVU（接AO1）A/CM控制方式切换跟踪切换H1H2F3.运行方式切换模块（MOD） MOD模块用于运行方式的自动切换。模块的四个输入均为开关量，输出无意义。H1=ON时,进入“跟踪”方式(F);H1=OFF时,恢复“跟踪”前方式;H2=ON时,进入“手动”方式(M);P1=ON时,进入“自动”方式(A);P2=ON时,进入“串级”方式(C);控制方式的优先级为

11、： M A CH1H2MODnP1P24.控制变量更改模块（PMD）PMD模块用于修改PID模块数据，以便实现变参数控制。PMD模块有两个，PMD1与PID1对应，PMD2与PID2对应。有三个输入，输出无意义。 P1=ON时,可改变PID变量; P1=OFF时,不能改变PID变量;H1PMDnP1EXT.NO需更改的变量由EXT.NO确定。被改变变量的大小由H1控制。百分型变量由H1直接确定，时间型变量(如TI、TD）需转换: 时间变量 = 0.2048 * H1 (min)5.超前/滞后模块（L/L）1）运算式H1L/LnP1P2UnP1 P2时为超前；P1 P2时为滞后。2）P1、P2限

12、制 P2 16P2时， P1=16P23）阶跃响应特性曲线P1 P2P1 P2ttH1U6.高、低值监视模块（HMS、LMS）1）高值监视（HMS） H1 H2时，U=ON H1 (H2-P2)时，U=OFF P2 滞后宽度H1HMSnP2UnH2H1H2P2ONOFF2）低值监视（LMS） H1100%时，PWM输出特性：H1100%tOFFtON60%40%20%UP112.折线模块（TBL13、TBR13）TBLnUnH1TBRnUnH1 TBL为由X求Y，TBR为由Y求X。折线共3条，每条折线10个折点，折点由F004折线处理数据表决定。1. 控制类型 控制类型分为四种：0型、1型、2

13、型和3型。1）0型：单PID，内给定。LSP1PID1+H2H1P1AMU（四）控制类型及无扰动切换2）1型：单PID，可内、外给定切换。LSP1PID1+H2H1P1A/CMURSP1AC3）2型：双PID，固定串级。H2（PV2）H1PID2+P1A/CMURSP1CP1LSP1PID1+H2（PV1）H1AMUPID1为主环控制器，PID2为副环控制器。副环控制器给定值固定为主环输出。4）3型：双PID串级，副环可内、外给定切换。H2 （PV2）H1LSP2PID2+P1A/CMURSP2ACP1LSP1PID1+H2（PV1）H1AMUPID1为主环控制器，PID2为副环控制器。副环控

14、制器给定值可内、外切换。F001基本数据表代码设定范围代码数据初值PROM管理编号任意四位数01运算操作周期1、2、3、4、502调节器类型0、1、2、303PV报警显示PID号0、104调节器编号15005上位机控制系统0、1、206上位机故障切换0、107F001 2. 无扰动切换1）0型实现方法 PID1置PV跟踪（即使SP=PV）； P1端接MAN模块输出。H2（PV2）H1MV+AUP1LSP1PID1+H2（PV1）H1AMUMMAN2）3型实现方法 各PID置PV跟踪，PID1的P1端接LSP2，PID2的P1端接MAN输出。H2（PV2）H1MV+A/CUMMANH2 （PV2

15、）H1LSP2PID2+P1A/CMURSP2ACP1LSP1PID1+H2（PV1）H1A/CM、MDCULSP21. 正常运行方式 正常运行方式包括手动（M）、自动（A）、串级（C）和跟踪（F）四种方式。2. 异常运行方式 联锁手动（IM）方式：出现A组诊断异常时进入IM方式。 后备（S）方式：出现B组诊断异常时进入IM方式。分位预置型和跟踪型后备。 预置型：输出为某一预置值。 跟踪型：输出保持不变。 （五）运行方式选择分为A、B两组1. A组诊断（一般为可恢复型故障） 包括输入异常、运算溢出和运算过载。2. B组诊断（一般为不可恢复型故障） 包括ROM异常、RAM异常、采样时间异常、A/

16、D转换异常和输出反馈异常。（六）自诊断分为0、1、2三种类型 类型0：不通信 类型1：通过S-LINK与操作站通信 类型2：通过通信接口与上位机通信（七）通信功能四、KMM编程方法编程步骤按控制方案画出控制点流程图确定对可编程调节器的要求绘制组态方框图填写控制数据表用编程器制作用户EPROM调试、投入运行例：天然气贮罐压力控制及流量检测（带温度、压力补偿）系统控制要求：偏差超过15%时，调节器自动切换至手动（M）方式；偏差恢复正常后，再切回自动（A）方式。PICI/PAIR3AIR1AIR2AO1AO2TFP天然气贮罐(070t/h)(0100 )(0600kPa)孔板设计温度：32.2；孔板

17、设计压力：445kPa温度补偿范围：10-40 压力补偿范围：350-500kPa。系统组态图 PID11 LLM2 HLM3 MAN4OFFPPAR1 0.0%PPAR2 100% MOD9 OR7 AND8 NOT6 DMS5MSWASWOFFOFFAIR1AIR2AIR3温度压力流量温度、压力补偿LSP1LSP1A01A02AI1AI2AI3PPAR3PPAR415%0.0%代码设定范围代码数据初值PROM管理编号任意四位数0110010运算操作周期1、2、3、4、50242调节器类型0、1、2、30300PV报警显示PID号1、20411调节器编号1500511上位机控制系统0、1、2

18、0610上位机故障切换0、10700F001 F001基本数据表F002输入处理数据表项目代码设定范围代码模拟输入数据初值010203使用输入0、1011110小数点位置0、1、2、3021121测量下限-99999999030.00.00.000.0测量上限-9999999904100.0600.070.0100.0折线编号0、1、2、3051200F002F002输入处理数据表项目代码设定范围代码模拟输入数据初值010203温补输入编号0,1,2,3,4,50610温度单位0、1070设定温度-999999990832.20压补输入编号0,1,2,3,4,50920压力单位0、1100设定

19、压力-99999999114450F002F002输入处理数据表项目代码设定范围代码模拟输入数据初值010203开平方处理0、11210小信号切除0.0100.0131.00数字滤波0.0999.9s0传感器诊断0、1151F002F003 PID数据表项目代码设定范围代码PID数据初值0102PID操作类型0、10100PV输入编号150221PV跟踪0、10321报警滞后0.0100.0(%)0401.0比例带0.0799.9(%)05*100.0*100.0积分时间0.0099.99(min)06*1.50*1.00微分时间0.0099.99(min)07*0.00

20、*0.00积分下限-200.0200.0(%)08*0.0F003F003 PID数据表项目代码设定范围代码PID数据初值0102积分上限-200.0200.0(%)09*100.0比率-699.9799.9(%)10*100.0偏值-699.9799.9(%)11*0.0死区0.0100.0(%)12*0.0输出变化率限制0.0100.0(%)13*100.0偏差报警0.0100.0(%)14*10.0报警下限-6.9106.9(%)15*58.30.0报警上限-6.9106.9(%)16*75.0100.0F003F004 折线处理数据表折 点代码折 线 数 据010203X轴X10110.058.3X20210.158.4X30339.983.2X40440.083.3X505799.9799.9X606*X1010*F004F004 折线处理数据表折 点代码折 线 数 据010203Y轴Y11132.274.2Y21210.158.4Y31339